Quantification and Clinical Relevance of Cystatin C

An aging population and increasing rates of diabetes mellitus contribute to a high prevalence of kidney dysfunction – approximately 10 percent of adults in developed countries have chronic kidney disease (CKD). CKD is a progressive loss of kidney function and this remains permanent. Early recognition of this condition is important for prevention or impeding severe adverse cardiac and renal outcomes. Cystatin C is a low molecular weight cysteine protease inhibitor that has emerged as a biomarker of kidney function. The special potential of plasma cystatin C in this setting is related to its independency of muscle mass, which is a remarkable limitation of the traditional marker creatinine. Cystatin C is a sensitive marker in diagnosing mild and moderate CKD, especially in small children, in the elderly and in conditions where muscle mass is affected. Cystatin C is quantified with immunoassays, mainly based on particle-enhanced nephelometry (PENIA) or turbidimetry (PETIA). The aim of this study was to develop a rapid and reliable assay for quantification of human cystatin C in plasma or serum by utilizing time-resolved fluorescence-based immunoassay methods. This was accomplished by utilizing different antibodies, including polyclonal and 7 monoclonal antibodies against cystatin C. Different assay designs were tested and the best assay was further modified to a dry-reagent double monoclonal assay run on an automated immunonalyzer. This assay was evaluated for clinical performance in estimating reduced kidney function and in predicting risk of adverse outcomes in patients with non-ST elevation acute coronary syndrome. Of the tested assay designs, heterogeneous non-competitive assay had the best performace and was chosen to be developed further. As an automated double monoclonal assay, this assay enabled a reliable measurement of clinically relevant cystatin C concentrations. It also showed a stronger concordance with the reference clearance method than the conventional PETIA method in patients with reduced kidney function. Risk of all-cause mortality and combined events, defined by death and myocardial infarction, increased with higher cystatin C and cystatin C remained an independent predictor of death and combined events after adjustment to nonbiochemical baseline factors. In conclusion, the developed dry-reagent double monoclonal assay allows rapid and reliable quantitative measurement of cystatin C. As measured with the developed assay, cystatin C is a potential predictor of adverse outcomes in cardiac patients.

Väestön ikääntyminen ja diabeteksen yleistyminen ovat johtaneet munuaisten vajaatoiminnan esiintyvyyden kasvuun. Nykyään arviolta kymmenyksellä kehittyneiden maiden aikuisväestöstä on krooninen munuaisten vajaatoiminta, joka tarkoittaa etenevää ja pysyvää munuaistoiminnan menetystä. Jos munuaisten vajaatoiminta havaitaan ajoissa, vakavia munuaisiin ja sydämeen liittyviä seurauksia on mahdollista estää tai hidastaa. Kystatiini C on pienimolekyylinen kysteiiniproteaasien inhibiittori, joka on lupaava uusi munuaistoiminnan merkkiaine. Kystatiini C:n suurin tunnettu etu perinteiseen munuaismerkkiaineeseen, kreatiniiniin, nähden on, ettei lihasmassan määrä vaikuta sen pitoisuuteen veressä. Kystatiini C:n on osoitettu olevan herkkä merkkiaine lievän ja kohtalaisen munuaisten vajaatoiminnan diagnosoinnissa, erityisesti pikkulapsilla, ikääntyneillä sekä erilaisissa tiloissa, joissa lihasmassan määrä on normaalista poikkeava. Kystatiini C -pitoisuutta mitataan immunomäärityksillä, pääasiallisesti turbidimetrisilla tai nefelometrisilla menetelmillä. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää nopea ja luotettava aikaerotteiseen fluoresenssiin perustuva immunomääritys ihmisen kystatiini C -pitoisuuden mittaamiseen veriplasmasta tai -seerumista. Määrityksen kehittämisessä käytettiin polyklonaalista ja seitsemää eri monoklonaalista vasta-ainetta. Erilaisten määritystyyppien, kuten kilpailevan ja ei-kilpailevan määrityksen, soveltuvuus kystatiini C:n mittaamiseen selvitettiin. Parhainta määritystä kehitettiin edelleen ja se muokattiin kahta monoklonaalista vasta-ainetta käyttäväksi kuivakemiaan perustuvaksi automatisoiduksi määritykseksi. Lopuksi selvitettiin kehitetyn määrityksen kliininen suorituskyky munuaisten vajaatoiminnan arvioinnissa sekä sepelvaltimotautipotilaiden kuoleman ja sydänkohtauksen riskin ennustajana. Testatuista määritystyypeistä ei-kilpaileva määritys toimi parhaiten ja valittiin jatkokehitykseen. Kehitetty automatisoitu kahta monoklonaalista vasta-ainetta käyttävä määritys soveltui kliinisesti merkittävien kystatiini C -pitoisuuksien luotettavaan mittaukseen. Sillä mitatut pitoisuudet vastasivat paremmin munuaistoiminnan tarkimpana pidetyn mittarin eli puhdistumamittauksen tuloksia kuin turbidimetrisella menetelmällä mitatut kystatiini C -pitoisuudet, erityisesti potilailla, joiden munuaistoiminta oli heikentynyt. Kuoleman ja sydänkohtauksen riski oli suurempi korkeammilla kystatiini C -pitoisuuksilla ja kystatiini C oli näiden tapahtumien itsenäinen ennustaja myös sen jälkeen kun ei-biokemiallisten taustatekijöiden vaikutus oli huomioitu riskianalyysissä.